En smart vätska som mörknar dramatiskt som svar på stigande temperatur har utvecklats av forskare vid A*STAR. Den nanotrådbaserade termokroma vätskans avstämbara färgförändrande beteende behölls även efter hundratals värmekylningscykler. Denna vätska kan ha applikationer som sträcker sig från smarta fönster till pappersbaserade temperaturgivare, säger forskarna.

Tidigare termokroma vätskor har vanligtvis baserats på organiska färgämnen eller flytande kristaller. Även om den är mottaglig för produktion i industriell skala, organiska färgämnen tenderar att försämras vid exponering för ljus, medan flytande kristaller kräver inkapsling för att undvika nedbrytning i luft. En termokrom vätska som övervinner dessa begränsningar har upptäckts av Wen-Ya Wu och hennes kollegor från A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, i samarbete med forskare vid National University of Singapore.

Wu:s forskning är inriktad på halvledarnanokrystaller, som bildar en kolloidal suspension i vissa lösningsmedel, och som är kända för sin breda ljusabsorption och höga fotostabilitet. "Medan man undersöker syntesen av kolloidala antimonselenen (Sb2Se3) nanopartiklar, vi upptäckte på allvar att de bildade kristallina nanotrådar vid uppvärmning och löstes upp i sina molekylära prekursorer vid kylning, i en viss blandning av lösningsmedel, "Säger Wu.

Tack vare deras breda ljusabsorberande beteende, en injektionsflaska med Sb ₂ Se ₃ nanotrådar som bildas genom uppvärmning kan se väldigt mörka ut. Men en lösning av deras molekylära prekursorer, som nanotrådarna återgår till vid kylning, är relativt transparenta. "Detta fenomen utgjorde grunden för att utveckla dessa material som vätskebaserad termokromik, "Säger Wu.

Teamet visade att den termokroma vätskans färgförändrande beteende är långlivat och robust. En lösning av molekylära prekursorer var stabil även efter två år i omgivande förhållanden, och kan värmas upp och kylas hundratals gånger utan att prestanda försämras. En ytterligare fördel var att övergångstemperaturen för färgförändringar kunde ställas in var som helst mellan 35 och 140 grader Celsius genom att helt enkelt tillsätta en liten mängd tennklorid till blandningen. Tennarterna interagerar med selenprekursorn, sänka temperaturen för nanotrådstillväxt.

När forskarna belagde sin termokroma lösning på filterpapper, de visade att det kunde skilja mellan svalare och varmare områden på en oregelbundet uppvärmd yta. "Vårt vätskebaserade termokroma system möjliggör beläggning på en mängd olika ytor, "Säger Wu. En möjlig väg är självreglerande fönster som mörknar under varma dagar.

Teamet planerar därefter att använda transmissionselektronmikroskopi för att studera mekanismen för reversibel nanotrådstillväxt, för att underlätta den rationella designen av ny kolloidalt nanomaterial termokrom.